Термодинамика и кинетика превращений неравновесных металлических материалов с аморфной и нанокристаллической структурой

• Автор: Калошкин, Сергей Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 311 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

В В КДК Н И Г
ГЛАВА 1. Термодинамика аморфных металлических фаз и их превращений
1.1. Применимость термодинамических методов к описанию свойств аморфных фаз
1.2. Термодинамические данные по аморфным металлическим фазам
и методы их определения
1.3. Результаты исследований кристаллизации аморфных сплавов на
основе систем Ре-81-В и Со-БьВ
1.3.1. Сплавы на основе системы Ее-8ьВ
1.3.2. Сплавы на основе системы Со-8ьВ
1.4. Модель аморфного твердого раствора. Определение термодинамических функций аморфных сплавов
1.4.1. Система Ре-8ьВ
1.4.2. Система Со-вьВ
1.5. Анализ термической стабильности и превращений аморфных фаз
на основе термодинамических данных
Основные итоги главы
ГЛАВА 2. Кинетика превращений в аморфных сплавах при нагреве
2.1. Кинетика релаксации аморфных сплавов
2.1.1. Закономерности протекания релаксационных процессов
в аморфных сплавах при нагреве. Состояние вопроса
2.1.2. Результаты исследования экзотермических процессов при
нагреве аморфных сплавов ниже температуры кристаллизации
2.1.3. Калориметрическое исследование обратимых процессов, протекающих в аморфных сплавах при нагреве ниже температуры кристаллизации
2.1.4. Уравнения и модели для описания кинетики релаксации аморфных сплавов
2.1.5. Исследование релаксации аморфных сплавов по изменению температуры Кюри
2.2. Кинетика кристаллизации аморфных сплавов

2.2.1. Основные уравнения для описания кинетики кристаллизации аморфных фаз
2.2.2. Определение энергии активации кристаллизации из единственной экспериментальной кривой
2.2.3. Смысл величины энергии активации кристаллизации
аморфных фаз
2.2.4. Экспериментальные результаты и основные
закономерности
2.2.5. Кинетика кристаллизации аморфных сплавов в широком диапазоне скоростей нагрева
2.2.6. Влияние условий закалки на кинетику кристаллизации аморфных сплавов
2.2.7. Определение оптимальных режимов термообработки аморфного сплава Fe8iSi4Bi3C2 на основании кинетических данных о релаксации и кристаллизации определенных по изменению температуры Кюри
2.2.8. Свет кинетических и термодинамических параметров кристаллизации аморфных сплавов
Основные итоги главы
ГЛАВА 3. Формирование нанокристаллической структуры при
кристаллизации аморфных сплавов на основе железа
3.1. Состояние вопроса. Определение задач исследований
3.2. Влияние легирующих элементов на кинетику кристаллизации аморфных сплавов системы Fe-Si-B и формирование
нанокристаллической структуры
3.2.1. Температурные интервалы и тепловые эффекты кристаллизации
3.3. Структурные исследования сплавов типа «Finemet» на различных стадиях кристаллизации
3.4. Изменения фазового состава сплавов при кристаллизации и формировании нанокристаллической структуры
3.5. Влияние энергии межфазных поверхностей на формирование и стабильность нанокристаллических структур образующихся при кристаллизации аморфных сплавов
3.6. Изменение энергии активации стадий кристаллизации аморфных

фаз при легировании и формировании нанокристаллических
структур
3.7. Определение показателя Аврами для процесса кристаллизации аморфных сплавов на основе системы Fe-Si-B в изотермических условиях
3.8. Влияние механической обработки на кристаллизацию аморфных сплавов типа «Finemet»
3.9. Влияние упругих напряжений на формирование нанокристаллической структуры при кристаллизации аморфных сплавов
Основные итоги главы
ГЛАВА 4. Механохнмический синтез аморфных фаз и
пересыщенных твердых растворов
4.1. Общие представления о методе механоактивационной обработки как о способе экстремального воздействия на металлические системы
4.1.1. Известные результаты и модельные представления о
механизме процесса механохимического сплавления металлов
4.1.2. Оборудование для механообработки
4.1.3. Экспериментальное и расчетное определение энергонапряженности работы планетарной и вибрационной мельниц
4.2. Механохнмический синтез сплавов в бинарных металлических
системах
4.2.1. Образование пересыщенных твердых растворов в системе
Fe-Cu при механическом сплавлении компонентов
4.2.2. Образование фаз при механическом сплавлении компонентов
в системе V-Si
4.2.3. Исследование фазообразования при механическом
сплавлении компонентов Fe-Mn
4.2.4. Области существования фаз и тонкая кристаллическая структура сплавов системы Fe-Co, приготовленных механическим сплавлением
4.2.5. Влияние атмосферы при механохимической обработке
на тонкую структуру кристаллической решетки железа

Таблица 1.2.
Теплоты кристаллизации аморфных металлических сплавов системы Со-Ре-БьВ.
Сплав £БШ, ат.% 0 ЛН,ф 1 5, кДж/моль
СО70,4ре4,бБ18,зВ1б,7 25 0,33 -4,3210
СотоРезБйоВп 0,4 -4,0510
СО70,4ре4,бБ112,5В 12,3 0,5 -3,94Ю
С07о>4ре4>бБХ15Вю 0,6 -4,4510
СО70,4ре4,б8Цб,788,3 0,67 -4,7410
СОб8,бРез,9Б19В 18,5 27,5 0,33 -4,52Ю
СОбб,4рез,бБ19В21 30 0,3 -4,3810
СОб5,7р 64,3 Б1 ] 2В18 0,4 -5,1310
СОб5,7ре4,з8Ц8В12 0,6 -6,5710
Кривые ДТА для сплавов системы Со-Б1-В с общим содержанием кремния и бора 25 и 30 ат.% при скорости нагрева 16 К/мин приведены на рис. 1.8,а,б. Зависимости характерных температур кристаллизации от величины (3 для аморфных сплавов системы Со-БГВ подобны зависимостям тех же температурных точек для четырехкомпонентной системы, а именно: с увеличением относительного содержания кремния температуры начала кристаллизации и температуры пиков понижаются, сохраняется тенденция понижения температурной стабильности при увеличении содержания кремния в сплавах.
Образцы с заданной степенью превращения для структурных исследований готовили нагревом в установке ДТА со скоростью 4 К/мин до температур, отмеченных точками на рис. 1.6-1.8. Фазовый состав сплавов систем Со-Ре-БьВ и Со-БьВ при различных степенях превращения приведен в табл. 1.3.
На дифрактограмме сплава СоуоРебБзВ/? ((3=0,33) после нагрева до 790 К (т.1 на кривой ДТА рис. 1.6) на фоне аморфного гало наблюдается лишь одно заметное отражение с <1=0,204 нм, соответствующее у-Со с ГЦК решеткой. В точке 2 гало от аморфной фазы заметно сужается и появляются отражения, соответствующие ГПУ решетке Со. При температурах, до которых нагревали эти сплавы, равновесная модификация чистого кобальта имеет ГЦК структуру. Однако увеличение количества выделившегося в образце кобальта приводит к тому, что при последующем